焊接方法及设备课程教学大纲.doc

焊接方法及设备课程教学大纲课程名称：焊接方法及设备 课程编号：0501151C5学时/学分：64/4 课程类别/性质：专业课/限选适用专业：材料科学与工程 一、课程目标与定位课程目标：培养学生能够根据工程的实际需要选用适宜的焊接方法与焊接设备，选用焊接材料以及制订焊接工艺，初步具备分析和解决焊接生产实际问题的能力。使学生初步具有与焊接技术与工程领域有关的科学研究、技术开发、生产、设计及经营管理等方面的工作。课程定位：焊接方法及设备是材料科学与工程专业的专业限定选修课程。定位于专业教育内容学科专业方向知识体系焊接技术与工程知识领域核心知识单元。先修课程：机械设计基础、工程材料、材料科学基础、应用表面化等。后续课程：材料分析测试技术、金属热处理工艺、金属基复合材料及制备技术、金属材料失效分析、金属腐蚀与防护、材料表面工程技术、钎焊、焊接生产及自动化、特种连接技术、金属压力加工等。二、课程从属项目关系所在项目及相关课程：本课程属于“焊接技术与工程”项目，项目包含焊接冶金学与焊接性、焊接方法及设备、弧焊电源、焊接结构、焊接检验、焊接生产及自动化、钎焊等理论课程。本课程的支承基础是项目中的金属固态相变、金属热处理工艺课程，另外涉及的直接基础课程还包括工程材料、材料性能学及材料科学基础。项目与课程的关系：焊接方法及设备是“焊接技术与工程”项目中的专业技术课程，课程以项目中的材料科学与工程专业导论、金属固态相变、工程材料、材料性能学及材料科学基础知识作为理论基础。相关课程间衔接及互补关系：本课程与焊接冶金学及焊接性课程互为补充。三、课程知识、能力、素质培养目标1.知识培养目标（1）了解焊接工艺的发展史；常用的焊接术语、标准与代号；理解焊接本质、特点及分类。（2）熟练掌握与熔焊电弧有关的基本概念；了解电弧特性及其控制，磁场对电弧的影响，应用界限；掌握电弧温度分布及其作用、焊接工艺的影响。（3）掌握熔滴过渡特点；熟练掌握焊接参数对焊缝形状尺寸的影响；理解各种焊缝缺陷形成的原因及预防措施，了解电弧焊的程序自动控制及自动调节系统。（4）了解常规熔焊方法（MMA焊、埋弧焊、熔化极氩弧焊、二氧化碳气体保护焊等焊接方法）原理、特点及应用；掌握常规熔焊方法的熔滴过渡特点及焊接工艺。（5）了解从常规压力焊（点焊、缝焊、对焊、凸焊）方法及基本原理，掌握常规压力焊工艺及常用材料焊接性；了解高频焊、扩散连接、磨擦焊、超声波焊、焊炸焊、变形焊等其他压焊方法原理、工艺及特点。2.能力培养目标（1）初步具备焊接工艺设计能力。（2）根据不同的材料初步具备选择熔焊方法与设备的能力。（3）初步具备焊接设备调试及维护的能力。（4）初步具有压力焊方法与设备的合理选择能力。（5）初步具有压力焊接头性能的评定能力。3.素质培养目标通过课程学习，培养学生初步具有焊接工程师必备的焊接工艺设计与选择、维护及调试焊接设备的知识素质和能力素质。四、课程基本内容和学时安排（一）熔焊方法及设备部分（38学时）1. 绪论与焊接电弧（7课时） 教学内容：焊接基本概念，焊接工艺发展史；定义与术语，焊接工艺图示，工艺特点的简短描述，最常用焊接工艺的应用，焊接工艺的分类和代号（IIW，ISO和EN标准，国家标准），焊接工艺应用中的建议，焊接工艺的分类（IIW，ISO和EN标准，国家标准）；焊接特点及分类；焊接电弧物理基础；电弧物理（电弧产生、主要电弧区、电弧稳定性），电压沿弧长的分布，阴极与阳极的热量，直流极性与交流的电弧特性及其控制，电弧温度分布及其作用，焊接工艺的影响，磁场对电弧的影响，应用界限。教学目标：掌握各种主要焊接工艺方法间的不同，根据标准区分不同的工艺；认识焊接工艺方法的缩写，解释焊接工艺发展历史。掌握焊接基本概念、理解焊接本质、特点及分类；熟练掌握与焊接电弧有关的概念；熟悉电弧基本原理；了解影响电弧稳定性的主要参数；熟悉电弧热发射与电压分布，磁场对电弧的影响；掌握如何解决磁偏吹问题；了解直流、交流电弧特性包括控制方法与局限性。重 点：各种焊接工艺方法；焊接基本概念；电弧的基本原理；电弧温度分布及其作用。难 点：电弧物理；直流极性与交流的电弧特性及其控制；电弧温度分布及其作用。2. 焊丝的熔化与熔滴过渡（2课时）教学内容：焊丝的的加热与熔化；熔滴上的作用力；熔滴过渡的主要形式和特点；熔滴过渡的损失和飞溅。教学目标：掌握焊丝熔化速度、比熔化量、熔滴过渡及飞溅等基本概念；掌握熔滴上受到的各种力及其对过渡的影响；了解熔滴过渡的基本分类；掌握各种焊接方法熔滴过渡的特点。 重 点：熔滴上的作用力；熔滴过渡的主要形式和特点。难 点：不同熔滴过渡产生的原因。 3. 母材熔化与焊缝成形（2课时）教学内容：焊缝的形状尺寸；熔池的尺寸与焊接电弧热的关系；熔池受到的力及其对焊缝成形的影响；焊接工艺参数对焊缝成形的影响；焊缝成形缺陷及其防止。教学目标：熟练掌握标征熔池及焊缝形状尺寸的几个参数；熟练掌握热输入、线能量、熔深、熔宽、成形系数、余高、熔合比等基本概念；了解作用于熔池上的力；熟练掌握焊接参数对焊缝形状尺寸的影响；理解各种焊缝缺陷形成的原因及预防措施。重 点：熔池的尺寸与焊接电弧热的关系；熔池受到的力及其对焊缝形成的影响；焊接工艺参数对焊缝成形的影响；焊缝成形缺陷及其防止。难 点：熔池受到的力对焊缝成形的影响；焊接工艺参数对焊缝成形的影响。4. 电弧焊自动焊控制基础（1课时）教学内容：电弧焊的程序自动控制；电弧焊的自动调节系统；弧焊机器人概述。教学目标：了解电弧焊的程序自动控制；理解电弧焊的自动调节系统；了解弧焊机器人。重 点：电弧焊的程序自动控制；电弧焊的自动调节系统；弧焊机器人概述。难 点：电弧焊的自动调节。5. MMA焊(SMAW)（8课时）教学内容：MMA工艺原理与电弧特性，电源特性以及电流与极性；MMA焊的设备与附件以及其应用范围，并在焊接过程中遇到的典型问题及如何解决；焊条电弧焊优缺点、典型缺陷；MMA焊的焊接工艺参数，接头准备；焊条使用与储存，药皮焊条，焊条标准（国际和国家标准），焊条的选择应用，焊条直径与电流、焊芯材料、焊条长度与焊接位置的关系以及重力焊、立向下焊等焊接过程，MMA焊的安全与健康。教学目标：掌握MMA焊基本原理；了解应用范围、接头准备及解决可能存在的问题；熟悉焊接工艺参数、设备及各部分的用途及功能；掌握各类焊条使用及储存方法，理解标准，掌握焊条药皮对熔滴过渡及焊缝金属性能的影响，了解不同的MMA电源开关功能及其影响及MMA焊潜在的危险及安全使用方法，重 点：MMA焊基本原理及设备；焊接工艺参数难 点：MMA焊基本原理；MMA电源开关功能6. 埋弧焊 （4课时）教学内容：埋弧焊工艺原理、特点及应用；埋弧焊冶金特点；埋弧焊电流与极性；电源特性；设备与附件；应用范围、典型问题及解决办法；填充材料、填充材料使用与储存，填充材料标准；埋弧焊工艺参数，接头准备，焊丝焊剂配合与熔敷特性间的关系，焊接过程，单丝与多丝技术，特殊技术及健康与安全。教学目标：掌握埋弧焊工艺原理与电弧特性；熟练掌握埋弧焊的治金特点；选择合适电类流种类、极性与填充材料，确定应用范围，接头准备及解决可能存在的问题，确定焊接工艺参数；了解设备与各部分用途与功能，渣与金属/气与金属反应及其对焊缝金属性能的影响；理解标准，了解埋弧焊潜在危险与安全使用方法重 点：埋弧焊冶金特点；埋弧焊电弧特性；埋弧焊工艺。难 点：埋弧焊焊接材料选用原则。7. 钨极惰性气体保护焊（4课时）教学内容： TIG焊原理、特点及应用；TIG焊设备；TIG焊用焊接材料； TIG焊电源特性，引弧技术与必要设备；设备与附件，电流与极性，不同材料特殊要求，消耗材料；TIG焊的焊接工艺参数（电流、电压、焊接速度、气体流量），接头准备，典型技术，填充材料、电极、气体标准，焊接应用，典型问题，针对本工艺的健康与安全。教学目标：掌握TIG焊基本原理，掌握钨极氩弧焊的引弧方式及特点；了解选择的电流种类及极性、保护气体和电极，了解TIG焊的特点及应用；掌握TIG焊的几种主要工艺的特点及工艺参数的选择原则；了解设备与各部分的用途与功能，潜在危险与安全使用方法；熟悉标准；了解不同的TIG电源开关和装置及其影响。重 点：钨极氩弧焊工艺；脉冲钨极氩弧焊的工艺。难 点：钨极氩弧焊工艺参数的选择原则。8. 熔化极氩弧焊（4课时）教学内容： MIG/MAG焊和药芯焊丝电弧焊原理、特点及应用，传统的CPU控制的电源特性，电流与极性，设备与附件；熔滴过渡类型及应用；MIG焊的自动调节系统；MIG焊设备；MIG焊焊接工艺参数，消耗材料，接头准备，特殊技术，填充材料与气体标准；焊接应用、典型问题及如何解决及健康与安全。教学目标：了解熔化极氩弧焊的特点及应用；熟悉MIG/MAG和药芯焊丝电弧焊基本原理，理解熔滴过渡方式及影响熔滴过渡的因素；掌握脉冲熔化极氩弧焊的工艺特点；掌握典型金属材料的熔化极氩弧焊主要工艺的特点及工艺参数的选择原则，选择电流种类及极性，应用范围、接头准备及解决可能产生的问题；了解潜在的危险及安全使用方法；熟悉设备与各部分的用途与功能，理解标准；了解选择消耗材料，了解不同的MIG/MAG与药芯焊丝电弧焊电源开关和装置及其影响。重 点：MIG/MAG焊熔滴过渡；MIG焊的自动调节系统；MIG焊工艺。 难 点：MIG/MAG焊熔滴过渡；MIG焊的自动调节系统。9. 气体保护焊（2课时）教学内容：气体保护焊的工作原理、特点、应用及物理现象；气体保护焊工艺；气体保护焊焊设备；保护气体及其对电弧特性的影响；气体的使用与储存，填充材料，保护气体与填充材料标准；气体保护焊的化学冶金点、飞溅问题及控制措施；其他方法。教学目标：了解二氧化碳气体保护焊的原理、特点及应用；掌握二氧化碳气体保护焊的熔滴过渡特点；了解防止飞溅的措施；掌握二氧化碳焊主要工艺的特点及工艺参数的选择原则；理解二氧化碳焊的冶金特点；理解各工艺使用不同保护气体时的电弧特性；熟悉保护气体使用与储存方法，理解与使用保护气体与填充材料标准；了解特种二氧化碳气体保护焊。重 点：气保焊熔滴过渡的特点及化学冶金点；飞溅问题及控制措施；气保焊工艺。难 点：气体保护焊熔滴过渡的特点及飞溅问题及控制措施。（二）压焊方法及设备部分（14学时）1. 点焊（2学时）教学内容：点焊基本原理，一般工艺及能量影响与温度分布；点焊的设备与附件，应用范围及典型问题；点焊的电极的作用、类型、形状及材质，电极标准（国际与国家标准）；点焊的接头准备、监控系统、过程控制、检测及焊接过程；点焊的安全。教学目标：了解点焊基本原理，应用及规范参数；掌握点焊一般工艺及工艺参数；熟悉点焊的应用范围、适用的材料、可能存在的问题及解决办法；了解点焊设备及各部分用途与功能，理解标准；熟悉潜在的危险与安全使用；了解不同的电源开关与装置及其影响。重 点：点焊一般工艺；点焊的应用范围、适用的材料。难 点：点焊基本原理；电焊工艺参数。2. 凸焊（2学时）教学内容：凸焊基本原理；凸焊一般工艺；常用金属材料的凸焊。凸焊基本原理，一般工艺及能量影响与温度分布；凸焊的设备与附件，应用范围及典型问题；凸焊的电极的作用、类型、形状及材质，电极标准（国际与国家标准）；凸焊的接头准备、监控系统、过程控制、检测及焊接过程；凸焊的安全。教学目标：了解凸焊基本原理，应用及规范参数；掌握凸焊一般工艺及工艺参数；熟悉凸焊的应用范围、适用的材料、可能存在的问题及解决办法；了解凸焊设备及各部分用途与功能，理解标准；熟悉潜在的危险与安全使用；了解不同的电源开关与装置及其影响。重 点：凸焊一般工艺；凸焊的适用的材料。难 点：凸焊基本原理。3. 缝焊（2学时）教学内容：缝焊基本原理；缝焊一般工艺；常用金属材料的凸焊。缝焊基本原理，一般工艺及能量影响与温度分布；缝焊的设备与附件，应用范围及典型问题；缝焊的电极的作用、类型、形状及材质，电极标准（国际与国家标准）；缝焊的接头准备、监控系统、过程控制、检测及焊接过程；缝焊的安全。教学目标：了解缝焊基本原理，应用及规范参数；掌握缝焊一般工艺及工艺参数；熟悉缝焊的应用范围、适用的材料、可能存在的问题及解决办法；了解缝焊设备及各部分用途与功能，理解标准；熟悉潜在的危险与安全使用；了解不同的电源开关与装置及其影响。重 点：缝焊一般工艺；缝焊的适用的材料。难 点：缝焊基本原理。4. 对焊（2学时）教学内容：闪光对焊与电阻对焊基本原理，一般工艺及能量影响与温度分布；闪光对焊与电阻对焊的设备与附件，应用范围及典型问题；闪光对焊与电阻对焊的接头准备、监控系统、过程控制、检测及焊接过程；缝焊的安全。教学目标：了解闪光对焊与电阻对焊基本原理，应用及规范参数；掌握闪光对焊与电阻对焊一般工艺及工艺参数；闪光对焊与电阻对焊的应用范围、适用的材料、可能存在的问题及解决办法；了解闪光对焊与电阻对焊设备及各部分用途与功能，理解标准；熟悉潜在的危险与安全使用；了解不同的电源开关与装置及其影响。重 点：闪光对焊工艺；电阻对焊工艺。难 点：闪光对焊原理。5. 其他压焊方法及设备（6学时）教学内容：等离子弧焊、电渣焊、磁旋弧对焊、磁脉冲焊、高频焊、螺柱焊、冷压焊、混合工艺等的基本原理；各工艺热源，设备与附件及典型应用与问题；各焊接工艺的工艺参数，接头准备，焊接工艺参数与接头型式的关系，高能量工艺比较，涉及到的国家与国际标准；各工艺的健康与安全。教学目标：了解等离子弧焊、电渣焊、摩擦焊、磁旋弧对焊、磁脉冲焊、超声波焊、爆炸焊、扩散焊、高频焊、螺柱焊、冷压焊、混合工艺等等焊接原理、工艺及特点。了解特定应用时，各工艺的焊接工艺参数、接头准备、可能存在的问题及解决办法；掌握设备及各主要部分的用途与功能，理解相应标准，详细说明潜在的危险与安全使用方法。重 点：高频焊、扩散连接、磨擦焊、超声波焊、焊炸焊等焊接工艺。难 点：超声波焊、焊炸焊等焊接原理。五、实践性教学内容、要求与评分标准1. 实践性教学内容与要求序号实验项目名称内容与要求实验学时实验类型实验要求主要仪器设备1钨极氩弧焊焊接实验内容：TIG焊焊接验证实验要求：了解TIG焊设备组成及焊接原理、安装调试，熟悉操作过程及注意事项2验证必修WSE315P或WSME-400焊机2CO2气体保护焊焊接实验内容：CO2焊焊接验证实验要求：了解CO2焊设备的基本组成及焊接原理及CO2焊飞溅的原因，熟悉操作过程及注意事项。2验证必修MIG-300Y或NB- 400C焊机3埋弧焊焊接实验内容：埋弧焊焊焊接验证实验要求：了解埋弧焊设备原理及组成，熟悉操作过程及注意事项2验证选修MZ-10